Gibt es großserientaugliche zerstörungsfreie Prüfmethoden zur Beurteilung des Klebstofffüllgrades im Automobilbau?

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1 Gibt es großserientaugliche zerstörungsfreie Prüfmethoden zur Beurteilung des Klebstofffüllgrades im Automobilbau? Inga Wehmeyer Maik Broda Ford Forschungszentrum Aachen GmbH VDI-Expertenforum Zerstörungsfreie Prüfung an Industriebauteilen Garching, 13.

2 Gliederung Zerstörungsfreie Prüfverfahren bei Ford VDI-Fachausschuss ZfP Anforderungen an den Klebstofffüllgrad in Bördelflanschen Vergleich von Prüfmethoden Neutronenradiographie Röntgen-Computertomographie Röntgendurchstrahlung (Radiographie) Ultraschall Thermographie Zusammenfassung & Ausblick

3 Zerstörungsfreie Prüfverfahren bei Ford (Beispiele) Serieneinsatz: Ultraschallprüfung von Schweißnähten Röntgendurchstrahlung von Gussteilen (Alu & Mg) Entwicklung Europa / Nordamerika: Film-Radiographie Digital-Radiographie Echtzeit-Radiographie Röntgen-Computertomographie

4 VDI-Fachausschuss: Anwendungsnahe zerstörungsfreie Werkstoff- und Bauteilprüfung Teilprojekt: Großserientaugliche zerstörungsfreie Prüfung des Klebstofffüllgrades im Bördelflansch von PKW-Türen Aktives Konsortium:

5 Beurteilung des Füllgrades ~40 / 0 / 0 ~60 / ~40 / 0

6 Validierung der Prüfmethoden -1-1 Kritischer Bereich 2 Der untere Teil einer PKW-Tür (bewusst mit Fehlern versehene Versuchstür, ohne Lackierung) wird nacheinander an alle Projektpartner geschickt. Das Außenblech einer identischen Tür wurde aufgebördelt. Zur besseren Übersicht wurde die Bördelkante in Abschnitte von 10 cm eingeteilt und abschnittweise fotografiert. ~ 690 mm Kritischer Bereich

7 Validierung der Prüfmethoden Kritischer Bereich 7 8

8 Vergleich der Prüfmethoden Neutronenradiographie Röntgen-Computertomographie Röntgendurchstrahlung (Radiographie) Ultraschall Thermographie

9 Neutronenradiographie - Messaufbau Neutronenradiographie (Anlage FRM II, TU München)

10 Neutronenradiographie Ergebnisse Größe des Messfeldes: 120 * 120 mm Hinterer Teil der Tür (von innen betrachtet) Vorderer Teil der Tür (von außen betrachtet)

11 Detailanalyse der Ergebnisse Lufteinschluss Klebstofffront Innenseite (zw. Innenblech und Bördelfalz) Ende Innenblech Absatz Innenblech 1 cm Blechdickensprung Klebstofffront Außenseite (zw. Außenblech und Innenblech) Ende Bördelfalz

12 Validierung Neutronenradiographie -1-1 cm Fehlstelle Klebstofffronten

13 Validierung Neutronenradiographie -2- Klebstoffwulst wurde nicht verpresst

14 Röntgen-Computertomographie CT-Großanlage (DLR) Detektor (links), Mikrofokus Röntgenröhre (rechts) 3D CT-Analyse Aufgrund der Auflösung ist die Röntgen-Computertomographie für Bauteile dieser Größenordnung nicht geeignet

15 Röntgendurchstrahlung - Ergebnisbeispiele Variation der Intensität

16 Vergleich Röntgendurchstrahlung & Neutronenradiographie Röntgendurchstrahlung Neutronenradiographie

17 Vergleich Neutronenradiographie & Röntgendurchstrahlung Röntgendurchstrahlung Röntgendurchstrahlung 1 cm Neutronenradiographie

18 Ultraschallmessung Messbereich und Ergebnisse der Ultraschallmessung der Blechverklebung (BAM) x y x Prüfbereich Messfläche: ca. 2 mm x 2 mm Messpunktabstand: 0,2 mm Spurabstand: 0,2 mm Fahrweg in X: mm Fahrweg [mm] 5 9,5 14 Spur [mm] nicht verklebt verklebt Vorherige Untersuchungen haben gute Ergebnisse bei der Messung von Metall-Klebstoff-Metall-Verbindungen ergeben.

19 Vergleich Ultraschall & Neutronenradiographie Hellblau = nicht verklebt Die durchgeführten Messungen von Metall-Klebstoff-Metall-Klebstoff- Metall-Verbindungen zeigen zunächst keine eindeutigen Übereinstimmungen zu den Ergebnissen der Neutronenradiographie.

20 Lock-in Thermographie Messergebnisse Lock-in Thermographie, Phasenverschiebung, Frequenz 2 Hz (DLR, edevis) Türinnenseite Türaußenseite

21 Vergleich Thermographie & Neutronenradiographie Die Thermographie ist für dieses Bauteil nicht geeignet, da lediglich sehr große Fehlstellen dargestellt werden können.

22 Zusammenfassung & Ausblick Bisherige Ergebnisse der ZfP der PKW-Tür: Neutronenradiographie liefert das beste Kontrastverhältnis Röntgendurchstrahlung hat ein gutes Kontrastverhältnis und eine hohe Auflösung Röntgen-Computertomographie aufgrund der Auflösung ungeeignet Ultraschallverfahren muss weiter analysiert werden Thermographie nicht geeignet, da die Auflösung zu gering ist Weitere zu untersuchende Prüfverfahren: Ultraschall - Detailuntersuchungen Röntgen Klebstoff mit Kontrastmittel Wirbelstrom Abschließende Beurteilung der Möglichkeit eines Einsatzes in der Großserie.